KR102619752B1 - Boron nitride powder, manufacturing method thereof, and heat dissipation member using it - Google Patents

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Abstract

전도율이 우수하고 입자 강도가 높은 질화붕소 분말을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 이하의 (A) ∼ (C) 의 특징을 갖는, 일차 입자가 인편상의 육방정 질화붕소가 응집하여 괴상 입자가 된 괴상 질화붕소를 포함하는 질화붕소 분말. (A) 괴상 입자에 있어서의 누적 파괴율 63.2 % 시의 입자 강도가 5.0 ㎫ 이상인 것. (B) 질화붕소 분말의 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것. (C) 질화붕소 분말의 X 선 회절로부터 구해지는 배향성 지수가 20 이하인 것.The main purpose is to provide boron nitride powder with excellent conductivity and high particle strength. A boron nitride powder having the following characteristics (A) to (C), wherein the primary particles include bulk boron nitride in which flaky hexagonal boron nitride agglomerates to form bulk particles. (A) The particle strength of the bulk particles at a cumulative destruction rate of 63.2% is 5.0 MPa or more. (B) The boron nitride powder has an average particle diameter of 2 ㎛ or more and 20 ㎛ or less. (C) The orientation index determined from X-ray diffraction of boron nitride powder is 20 or less.

Description

질화붕소 분말, 그 제조 방법 및 그것을 사용한 방열 부재Boron nitride powder, manufacturing method thereof, and heat dissipation member using it

본 발명은, 질화붕소 (BN) 분말, 그 제조 방법 및 그 용도에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 질화붕소 분말, 그 제조 방법 및 그것을 사용한 열전도 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to boron nitride (BN) powder, its production method, and its use. In particular, the present invention relates to boron nitride powder, a method for producing the same, and a heat-conducting resin composition using the same.

파워 디바이스, 트랜지스터, 사이리스터, CPU 등의 발열성 전자 부품에 있어서는, 사용시에 발생하는 열을 어떻게 효율적으로 방열하는지가 중요한 과제가 되고 있다. 종래부터, 이와 같은 방열 대책으로는, (1) 발열성 전자 부품을 실장하는 프린트 배선판의 절연층을 고열전도화하고, (2) 발열성 전자 부품 또는 발열성 전자 부품을 실장한 프린트 배선판을 전기 절연성의 열 인터페이스재 (Thermal Interface Materials) 를 통해 히트 싱크에 장착하는 것이 일반적으로 실시되어 왔다. 프린트 배선판의 절연층 및 열 인터페이스재로는, 실리콘 수지나 에폭시 수지에 세라믹스 분말을 충전시킨 것이 사용되고 있다.For heat-generating electronic components such as power devices, transistors, thyristors, and CPUs, how to efficiently dissipate heat generated during use has become an important issue. Conventionally, such heat dissipation measures include (1) making the insulating layer of the printed wiring board on which the heat-generating electronic components are mounted high thermal conductivity, and (2) making the heat-generating electronic components or the printed wiring board on which the heat-generating electronic components are mounted electrically. Mounting to heat sinks via insulating thermal interface materials has been commonly practiced. Silicone resin or epoxy resin filled with ceramic powder is used as the insulating layer and thermal interface material of printed wiring boards.

최근, 발열성 전자 부품 내의 회로의 고속·고집적화, 및 발열성 전자 부품의 프린트 배선판에 대한 실장 밀도의 증가에 수반하여, 전자 기기 내부의 발열 밀도는 해마다 증가하고 있다. 그 때문에, 종래보다 더 높은 열전도율을 갖는 세라믹스 분말이 요구되고 있다.In recent years, with the high speed and high integration of circuits in heat-generating electronic components and the increase in the density of mounting heat-generating electronic components on printed wiring boards, the heat generation density inside electronic devices is increasing year by year. Therefore, ceramic powders with higher thermal conductivity than before are required.

또, 상기 전자 부재의 고성능화에 수반하여, 사용되는 절연층도 종래의 수백 ㎛ 보다 박막화되는 경향이 있어 수십 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 되는 경우가 있고, 그에 대응하는 필러도 종래의 평균 입경 수십 ∼ 수백 ㎛ 로부터 20 ㎛ 이하로 소립경화가 요구된다.In addition, with the improvement of the performance of the electronic elements, the insulating layer used also tends to be thinner than the conventional hundreds of ㎛, sometimes becoming more than a few tens of ㎛ and less than 100 ㎛, and the corresponding filler also has an average particle size of several tens to several hundreds of the conventional. Small grain hardening is required from ㎛ to 20 ㎛ or less.

이상과 같은 배경에 의해, 고열전도율, 고절연성, 비유전율이 낮은 것 등, 전기 절연 재료로서 우수한 성질을 갖고 있는, 육방정 질화붕소 (Hexagonal Boron Nitride) 분말이 주목받고 있다.Against the above background, hexagonal boron nitride powder, which has excellent properties as an electrical insulating material, such as high thermal conductivity, high insulation, and low relative dielectric constant, is attracting attention.

그러나, 육방정 질화붕소 입자는, 면내 방향 (a 축 방향) 의 열전도율이 400 W/(m·K) 인 것에 대하여, 두께 방향 (c 축 방향) 의 열전도율이 2 W/(m·K) 로, 결정 구조와 인편상에서 유래하는 열전도율의 이방성이 크다. 또한, 육방정 질화붕소 분말을 수지에 충전하면, 입자끼리가 동일 방향으로 정렬하여 배향한다.However, the hexagonal boron nitride particles have a thermal conductivity of 400 W/(m·K) in the in-plane direction (a-axis direction), but a thermal conductivity of 2 W/(m·K) in the thickness direction (c-axis direction). , the anisotropy of thermal conductivity resulting from the crystal structure and flake phase is large. Additionally, when hexagonal boron nitride powder is filled into a resin, the particles are aligned and oriented in the same direction.

그 때문에, 예를 들어, 열 인터페이스재의 제조시에, 육방정 질화붕소 입자의 면내 방향 (a 축 방향) 과 열 인터페이스재의 두께 방향이 수직이 되어, 육방정 질화붕소 입자의 면내 방향 (a 축 방향) 의 고열전도율을 충분히 발휘할 수 없었다.Therefore, for example, when manufacturing a thermal interface material, the in-plane direction (a-axis direction) of the hexagonal boron nitride particles becomes perpendicular to the thickness direction of the thermal interface material, so that the in-plane direction (a-axis direction) of the hexagonal boron nitride particles ) could not sufficiently demonstrate the high thermal conductivity.

특허문헌 1 에서는, 육방정 질화붕소 입자의 면내 방향 (a 축 방향) 을 고열전도 시트의 두께 방향으로 배향시킨 것이 제안되어 있고, 육방정 질화붕소 입자의 면내 방향 (a 축 방향) 의 고열전도율을 발휘할 수 있다.In Patent Document 1, it is proposed that the in-plane direction (a-axis direction) of the hexagonal boron nitride particles is oriented in the thickness direction of the high thermal conductivity sheet, and the high thermal conductivity of the hexagonal boron nitride particles in the in-plane direction (a-axis direction) is proposed. It can be performed.

그러나 특허문헌 1 에 기재된 종래 기술에는, (1) 배향한 시트를 다음 공정에서 적층할 필요가 있어 제조 공정이 번잡해지기 쉽고, (2) 적층·경화 후에 시트상으로 얇게 절단할 필요가 있어, 시트의 두께의 치수 정밀도를 확보하는 것이 곤란하다는 과제가 있었다. 또, 육방정 질화붕소 입자의 형상이 인편 형상이기 때문에, 수지에 대한 충전시에 점도가 증가하여, 유동성이 나빠지기 때문에, 고충전이 곤란하였다.However, in the prior art described in Patent Document 1, (1) the oriented sheets need to be laminated in the next step, which tends to make the manufacturing process complicated, and (2) after lamination and curing, it is necessary to cut them into thin sheets. There was a problem that it was difficult to ensure dimensional accuracy of the thickness of the sheet. In addition, since the shape of the hexagonal boron nitride particles was scale-like, the viscosity increased during filling into the resin and fluidity deteriorated, making high filling difficult.

이것들을 개선하기 위해, 육방정 질화붕소 입자의 열전도율의 이방성을 억제한 여러 가지 형상의 질화붕소 분말이 제안되어 있다.In order to improve these, boron nitride powders of various shapes that suppress the anisotropy of thermal conductivity of hexagonal boron nitride particles have been proposed.

특허문헌 2 에서는, 일차 입자의 육방정 질화붕소 입자가 동일 방향으로 배향하지 않고 응집한 질화붕소 분말의 사용이 제안되어 있고, 열전도율의 이방성을 억제할 수 있다고 되어 있다. 또 그 밖의 응집 질화붕소를 제조하는 종래 기술로서, 스프레이 드라이법으로 제작한 구상 (球狀) 질화붕소 (특허문헌 3) 나 탄화붕소를 원료로 하여 제조한 응집체의 질화붕소 (특허문헌 4) 나 프레스와 파쇄를 반복하여 제조한 응집 질화붕소 (특허문헌 5) 도 알려져 있다. 그러나 이것들은 실제로는 입경 20 ㎛ 초과의 괴상 질화붕소 가루밖에 제조할 수 없어, 그 이하의 입경을 갖는 괴상 질화붕소를 얻을 수는 없었다.Patent Document 2 proposes the use of boron nitride powder in which primary hexagonal boron nitride particles are aggregated without being oriented in the same direction, and it is said that anisotropy in thermal conductivity can be suppressed. In addition, as a prior art for producing other agglomerated boron nitride, spherical boron nitride produced by a spray dry method (patent document 3) or boron nitride in aggregate manufactured using boron carbide as a raw material (patent document 4) Agglomerated boron nitride (patent document 5) manufactured by repeated pressing and crushing is also known. However, in reality, these can only produce bulk boron nitride powder with a particle size of more than 20 μm, and it is not possible to obtain bulk boron nitride with a particle size smaller than that.

또 평균 입경 20 ㎛ 이하의 응집 질화붕소 가루로서 예를 들어 SGPS (상품명, 덴카 주식회사 제조) 가 시판되고 있지만, 이 SGPS 는 입자 강도가 충분하지 않고, 또한 배향성 지수도 높은 점에서 방열성은 불충분하였다.In addition, for example, SGPS (trade name, manufactured by Denka Co., Ltd.) is commercially available as an agglomerated boron nitride powder with an average particle diameter of 20 μm or less. However, this SGPS has insufficient particle strength and also has a high orientation index, so the heat dissipation property is insufficient.

한편, 기상 합성법을 사용하여, 구상의 질화붕소 미분말을 얻는 방법이 보고되어 있지만 (특허문헌 6), 이 방법으로 얻어지는 입자는 평균 입경이 작기 때문에, 방열성이 불충분하였다.On the other hand, a method of obtaining spherical boron nitride fine powder using a vapor phase synthesis method has been reported (Patent Document 6), but the particles obtained by this method have a small average particle size and therefore have insufficient heat dissipation properties.

일본 공개특허공보 2000-154265호Japanese Patent Publication No. 2000-154265 일본 공개특허공보 평9-202663호Japanese Patent Publication No. 9-202663 일본 공개특허공보 2014-40341호Japanese Patent Publication No. 2014-40341 일본 공개특허공보 2011-98882호Japanese Patent Publication No. 2011-98882 일본 공표특허공보 2007-502770호Japanese Patent Publication No. 2007-502770 일본 공개특허공보 2000-327312호Japanese Patent Publication No. 2000-327312

상기의 종래 기술에서는, 제작한 응집 입자는 대체로 20 ㎛ 초과가 되어, 그것보다 작은 입경을 갖는 응집 입자를 제작할 수 없다는 문제를 해결할 수 없었다. 이 때문에 종래 기술에서는, 배향도가 작고, 또한 압괴 강도가 큰 20 ㎛ 이하의 괴상 질화붕소 가루의 제작은 곤란하였다.In the above-described prior art, the produced agglomerated particles were generally larger than 20 μm, and the problem that agglomerated particles having a particle size smaller than that could not be produced could not be solved. For this reason, in the prior art, it was difficult to produce bulk boron nitride powder of 20 μm or less, which has a small degree of orientation and a high crush strength.

그래서, 본 발명은, 열전도율이 우수하고 입자 강도가 높은, 평균 입경 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 질화붕소 분말을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide boron nitride powder with an average particle size of 2 μm or more and 20 μm or less, which has excellent thermal conductivity and high particle strength.

본 발명자들은, 예의 검토를 실시한 결과, 특정한 제조 방법에 의해 열전도율이 우수하고 입자 강도가 높은 평균 입경 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 질화붕소 분말을 제조할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result of intensive study, the present inventors have found that boron nitride powder with an average particle size of 2 ㎛ or more and 20 ㎛ or less having excellent thermal conductivity and high particle strength can be manufactured by a specific manufacturing method, and completed the present invention. It has arrived.

즉, 본 발명의 실시형태에서는 이하를 제공할 수 있다.That is, the embodiment of the present invention can provide the following.

[1][One]

이하의 (A) ∼ (C) 의 특징을 갖는, 일차 입자가 인편상의 육방정 질화붕소가 응집하여 괴상 입자가 된 괴상 질화붕소를 포함하는 질화붕소 분말.A boron nitride powder having the following characteristics (A) to (C), wherein the primary particles include bulk boron nitride in which flaky hexagonal boron nitride agglomerates to form bulk particles.

(A) 상기 괴상 입자에 있어서의 누적 파괴율 63.2 % 시의 입자 강도가 5.0 ㎫ 이상인 것.(A) The particle strength of the above-mentioned bulk particles at a cumulative destruction rate of 63.2% is 5.0 MPa or more.

(B) 상기 질화붕소 분말의 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것.(B) The boron nitride powder has an average particle diameter of 2 ㎛ or more and 20 ㎛ or less.

(C) 상기 질화붕소 분말의 X 선 회절로부터 구해지는 배향성 지수가 20 이하인 것.(C) The orientation index determined from X-ray diffraction of the boron nitride powder is 20 or less.

[2][2]

[1] 에 기재된 질화붕소 분말을 포함하고, 막두께가 100 ㎛ 이하인 방열 부재.A heat dissipation member containing the boron nitride powder described in [1] and having a film thickness of 100 μm or less.

[3][3]

[1] 에 기재된 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,A method for producing boron nitride powder according to [1],

탄소량 18 % 이상 21 % 이하 또한 평균 입경 5 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하인 탄화붕소를, 1800 ℃ 이상 또한 0.6 ㎫ 이상의 질소 가압 분위기에서 소성하는, 가압 질화 소성 공정과,A pressurized nitriding firing process in which boron carbide having a carbon content of 18% or more and 21% or less and an average particle diameter of 5 μm or more and 15 μm or less is fired in a nitrogen pressurized atmosphere at 1800° C. or more and 0.6 MPa or more;

상기 가압 질화 소성 공정에 의해 얻어진 소성물을 붕소원과 혼합하고, 탈탄 개시 가능한 온도로 상승시킨 후에 승온 속도 5 ℃/min 이하로 1800 ℃ 이상인 유지 온도가 될 때까지 승온을 실시하고, 상기 유지 온도의 질소 분위기에서 유지함으로써, 괴상 질화붕소를 얻는, 탈탄 결정화 공정과,The fired product obtained by the pressurized nitriding firing process is mixed with a boron source, raised to a temperature at which decarburization can begin, and then heated at a temperature increase rate of 5 ° C./min or less until a holding temperature of 1800 ° C. or higher is reached, and the holding temperature is A decarburization crystallization process to obtain bulk boron nitride by maintaining it in a nitrogen atmosphere,

상기 탈탄 결정화 공정에 의해 얻어진 괴상 질화붕소를 분쇄하여, 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 질화붕소 분말을 얻는 분쇄 공정을 포함하는, 제조 방법.A production method comprising a pulverizing step of pulverizing the bulk boron nitride obtained by the decarburization crystallization step to obtain boron nitride powder having an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less.

[4][4]

[1] 에 기재된 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,A method for producing boron nitride powder according to [1],

붕산알콕사이드 가스 및 암모니아 가스를, 750 ℃ 이상에서 기상 반응시키는 기상 반응 공정과,A gas phase reaction process in which boric acid alkoxide gas and ammonia gas are subjected to a gas phase reaction at 750° C. or higher;

상기 기상 반응 공정에 의해 얻어진 중간체를, 1000 ℃ 까지는 20 체적% 이하의 암모니아 분위기에서, 1000 ℃ 이상에서는 50 체적% 이상의 비율의 암모니아 분위기의 조건에서 1500 ℃ 이상인 소성 온도에 이를 때까지 승온하고, 상기 소성 온도에서 소성을 실시하여, 괴상 질화붕소를 얻는 결정화 공정과,The temperature of the intermediate obtained by the gas phase reaction process is raised to a calcination temperature of 1500°C or higher in an ammonia atmosphere of 20% by volume or less up to 1000°C and in an ammonia atmosphere of 50% by volume or more above 1000°C, A crystallization process to obtain bulk boron nitride by performing firing at a firing temperature;

상기 결정화 공정에 의해 얻어진 괴상 질화붕소를 분쇄하여, 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 질화붕소 분말을 얻는 분쇄 공정을 포함하는, 제조 방법.A production method comprising a pulverizing step of pulverizing the bulk boron nitride obtained by the crystallization step to obtain boron nitride powder having an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less.

본 발명의 실시형태에 의해 얻어지는 질화붕소 분말은, 평균 입경 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이고, 나아가 열전도율이 우수하고 입자 강도가 높다는 효과를 발휘한다.The boron nitride powder obtained by the embodiment of the present invention has an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less, and further exhibits the effect of excellent thermal conductivity and high particle strength.

도 1 은, 본 발명의 실시예 1 의 제조 방법에 의해 얻어진 질화붕소 분말의 전자 현미경 관찰에 의한 사진을 나타낸다.
도 2 는, 본 발명의 실시예 1 의 제조 방법에 의해 얻어진 질화붕소 분말의 전자 현미경 관찰에 의한 고해상도 사진 (확대도) 을 나타낸다.
도 3 은, 본 발명의 실시예 2 의 제조 방법에 의해 얻어진 질화붕소 분말의 전자 현미경 관찰에 의한 사진을 나타낸다.
도 4 는, 본 발명의 실시예 2 의 제조 방법에 의해 얻어진 질화붕소 분말의 전자 현미경 관찰에 의한 고해상도 사진 (확대도) 을 나타낸다.
Figure 1 shows a photograph obtained by electron microscope observation of boron nitride powder obtained by the production method of Example 1 of the present invention.
Figure 2 shows a high-resolution photograph (enlarged view) obtained by electron microscope observation of boron nitride powder obtained by the production method of Example 1 of the present invention.
Figure 3 shows a photograph obtained by electron microscope observation of boron nitride powder obtained by the production method in Example 2 of the present invention.
Figure 4 shows a high-resolution photograph (enlarged view) obtained by electron microscope observation of boron nitride powder obtained by the production method of Example 2 of the present invention.

본 명세서에 있어서의 수치 범위는, 특별한 언급이 없는 한, 상한값 및 하한값을 포함하는 것으로 한다. 본 명세서에 있어서의 「부」 또는 「%」는, 특별히 기재하지 않는 한 질량 기준이다. 또 본 명세서에 있어서의 압력의 단위는, 특별히 기재하지 않는 한 게이지압이고, (G) 또는 (gage) 와 같은 표기를 생략하고 있는 것에 유의한다.Unless otherwise specified, the numerical range in this specification shall include the upper limit and lower limit. “Part” or “%” in this specification is based on mass, unless otherwise specified. Note that the unit of pressure in this specification is gauge pressure, and notations such as (G) or (gage) are omitted unless otherwise specified.

<1. 질화붕소 분말><1. Boron nitride powder>

본 발명의 실시형태에 관련된 질화붕소 분말은, 이하의 특징을 갖는, 인편상의 육방정 질화붕소 일차 입자가 응집하여 괴상이 된 괴상 질화붕소를 포함한다.The boron nitride powder according to the embodiment of the present invention contains bulk boron nitride in which flaky hexagonal boron nitride primary particles agglomerate to form agglomerates and have the following characteristics.

<괴상 질화붕소 입자><Large boron nitride particles>

본 명세서에 있어서, 종래 기술에 의한 것이 아닌 「괴상 질화붕소 입자」 또는 「괴상 입자」란, 인편상의 육방정 질화붕소 일차 입자가 응집하여 괴상이 된 질화붕소의 입자를 말한다. 당해 괴상 질화붕소 입자는, JIS R 1639-5 : 2007 에 준거하여 구해지는 입자 강도 (단일 과립 압괴 강도) 가, 누적 파괴율 63.2 % 시에 5.0 ㎫ 이상이다. 입자 강도가 5.0 ㎫ 미만에서는, 수지와의 혼련시나 프레스시 등에 응력으로 응집 입자가 붕괴되어, 열전도율이 저하되는 문제가 발생한다. 또한 「63.2 %」란, 상기 JIS R 1639-5 : 2007 이 인용하는 JIS R 1625 : 2010 에서 교시되어 있는, 와이블 (Weibull) 분포 함수에 있어서의 lnln{1/(1-F(t))} = 0 을 만족하는 값으로서 알려져 있는 것으로, 입자의 개수 기준의 값이다.In this specification, “bulky boron nitride particles” or “massive particles” that are not according to the prior art refer to boron nitride particles formed by agglomerating flaky hexagonal boron nitride primary particles into agglomerates. The particle strength (single granule crush strength) of the bulk boron nitride particles determined based on JIS R 1639-5:2007 is 5.0 MPa or more at a cumulative failure rate of 63.2%. If the particle strength is less than 5.0 MPa, the agglomerated particles collapse due to stress during kneading with the resin or during pressing, and a problem occurs in which the thermal conductivity decreases. Additionally, “63.2%” means lnln{1/(1-F(t)) in the Weibull distribution function taught in JIS R 1625:2010 cited by JIS R 1639-5:2007. } = It is known as a value that satisfies 0, and is a value based on the number of particles.

바람직한 실시형태에 있어서는, 괴상 입자의 누적 파괴율 63.2 % 시의 입자 강도가, 6.0 ㎫ 이상으로 할 수도 있고, 더욱 바람직하게는 7.0 ㎫ 이상으로 해도 된다.In a preferred embodiment, the particle strength at a cumulative destruction rate of 63.2% of the bulk particles may be 6.0 MPa or more, and more preferably 7.0 MPa or more.

또, 괴상 입자의 누적 파괴율 63.2 % 시의 입자 강도의 상한값은, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 30 ㎫ 이하, 20 ㎫ 이하 등이 되도록 제작 가능하다.In addition, the upper limit of the particle strength when the cumulative destruction rate of the bulk particles is 63.2% is not particularly limited, but can be manufactured to be, for example, 30 MPa or less, 20 MPa or less, etc.

<질화붕소 분말><Boron nitride powder>

본 발명의 실시형태에 관련된 「질화붕소 분말」은, 그 평균 입경이 2 ㎛ 이상이고, 보다 바람직하게는 4 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이상이어도 된다. 또, 질화붕소 분말의 평균 입경은 20 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 19 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 18 ㎛ 이하여도 된다. 질화붕소 분말의 평균 입경의 범위는, 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 4 ㎛ 이상 18 ㎛ 이하로 해도 된다.The “boron nitride powder” according to the embodiment of the present invention may have an average particle diameter of 2 μm or more, more preferably 4 μm or more, and still more preferably 5 μm or more. Additionally, the average particle diameter of the boron nitride powder may be 20 μm or less, more preferably 19 μm or less, and even more preferably 18 μm or less. The range of the average particle diameter of the boron nitride powder can be 2 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 18 μm or less.

이 평균 입경이 2 ㎛ 미만으로 지나치게 작은 경우에는, 열전도율이 저하되는 문제가 발생한다. 또, 이 평균 입경이 20 ㎛ 를 초과하여 지나치게 큰 경우에는, 두께 수십 ㎛ 의 시트의 제작을 하는 경우에, 시트의 두께와 질화붕소 분말의 평균 입경의 차이가 적어지기 때문에, 시트의 제작이 곤란해질 우려가 있다.If this average particle diameter is too small, less than 2 μm, a problem occurs in which thermal conductivity decreases. Additionally, if this average particle diameter is too large, exceeding 20 μm, when producing a sheet with a thickness of several tens of μm, the difference between the thickness of the sheet and the average particle diameter of the boron nitride powder becomes small, making it difficult to manufacture the sheet. There is a risk of sunset.

<질화붕소 분말의 배향성 지수><Orientation index of boron nitride powder>

본 발명의 실시형태에 관련된 질화붕소 분말의 배향성 지수는, X 선 회절로부터 구할 수 있고, 그 값은 20 이하이고, 바람직하게는 19 이하, 보다 바람직하게는 18 이하로 할 수도 있다.The orientation index of the boron nitride powder according to the embodiment of the present invention can be determined from X-ray diffraction, and its value is 20 or less, preferably 19 or less, and more preferably 18 or less.

이 배향성 지수가 20 을 초과하여 지나치게 큰 경우에는, 열전도율이 저하되는 문제가 발생한다. 배향성 지수의 하한은 특별히 제한은 없지만, 일반적으로 완전히 랜덤인 경우에도 6 정도의 값이 된다고 생각된다.If this orientation index exceeds 20 and is too large, a problem of lowering the thermal conductivity occurs. The lower limit of the orientation index is not particularly limited, but is generally considered to be around 6 even if it is completely random.

바람직한 실시형태에 있어서는, 질화붕소 분말은, 6 W/(m·K) 이상의 열전도율을 가질 수 있다. 이와 같이 높은 열전도율을, 응집 입자의 높은 입자 강도와 함께 가짐으로써, 파워 디바이스 등의 발열성 전자 부품의 방열 부재로서 바람직하게 사용할 수 있고, 특히 박막 용도용의 원료로서 바람직하게 사용할 수 있다.In a preferred embodiment, the boron nitride powder may have a thermal conductivity of 6 W/(m·K) or more. By having such a high thermal conductivity together with the high particle strength of the aggregated particles, it can be suitably used as a heat dissipation member for heat-generating electronic components such as power devices, and can be particularly suitably used as a raw material for thin film applications.

<2. 질화붕소 분말의 제조 방법><2. Method for producing boron nitride powder>

본 발명의 실시형태에 관련된 질화붕소 분말은, 하기의 2 종류의 수법의 어느 것에 의해 제조 가능하다.The boron nitride powder according to the embodiment of the present invention can be manufactured by any of the following two types of methods.

<수법 (a)><Method (a)>

수법 (a) 는, 가압 질화 소성 공정, 탈탄 결정화 공정, 및 분쇄 공정을 포함한다.Method (a) includes a pressure nitriding sintering process, a decarburization crystallization process, and a grinding process.

<가압 질화 소성 공정><Pressure nitriding firing process>

수법 (a) 에 있어서의 가압 질화 소성 공정에서는, 탄소량 18 % 이상 21 % 이하 또한 평균 입경이 5 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하인 탄화붕소를 원료로서 사용한다. 이 탄화붕소 원료를, 후술하는 특정한 소성 온도 및 가압 조건의 분위기에서, 가압 질화 소성을 실시함으로써, 탄질화붕소를 얻을 수 있다.In the pressure nitriding firing process in method (a), boron carbide with a carbon content of 18% or more and 21% or less and an average particle diameter of 5 µm or more and 15 µm or less is used as a raw material. Boron carbonitride can be obtained by subjecting this boron carbide raw material to pressurized nitriding firing in an atmosphere with a specific firing temperature and pressurized conditions described later.

<가압 질화 소성 공정에 사용하는 탄화붕소 원료><Boron carbide raw materials used in the pressurized nitriding process>

탄화붕소 원료의 평균 입경은, 최종적으로 얻어지는 괴상 질화붕소의 평균 입경에 영향을 주기 때문에, 평균 입경 5 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하이다. 탄화붕소 원료에는, 불순물인 붕산이나 유리 탄소가, 불가피적인 것을 제외하고 포함되지 않거나, 또는 포함된다고 해도 소량인 것이 바람직하다.Since the average particle size of the boron carbide raw material affects the average particle size of the finally obtained bulk boron nitride, the average particle size is 5 μm or more and 15 μm or less. It is preferable that the boron carbide raw material does not contain boric acid or free carbon as impurities, except for unavoidable ones, or, if it does contain them, only in small amounts.

탄화붕소 원료의 평균 입경의 하한값은, 바람직하게는 6 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 8 ㎛ 이상으로 할 수 있다. 평균 입경이 5 ㎛ 보다 작으면, 생성되는 괴상 입자의 배향성 지수가 커지는 문제가 발생한다.The lower limit of the average particle diameter of the boron carbide raw material is preferably 6 μm or more, and more preferably 8 μm or more. If the average particle diameter is smaller than 5 μm, a problem occurs in which the orientation index of the generated bulk particles increases.

탄화붕소의 평균 입경의 상한값은, 바람직하게는 14 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 13 ㎛ 이하로 할 수 있다. 평균 입경이 15 ㎛ 보다 커지면, 생성되는 괴상 입자가 지나치게 커져, 분쇄를 실시해도 조대 입자가 남기 쉬워져 바람직하지 않다. 또, 그러한 조대 입자가 완전히 없어질 때까지 분쇄를 실시하면, 이번에는 배향성 지수가 커지는 문제도 발생하여 역시 바람직하지 않다.The upper limit of the average particle size of boron carbide is preferably 14 μm or less, and more preferably 13 μm or less. If the average particle diameter is larger than 15 μm, the generated bulk particles become too large, and coarse particles are likely to remain even when pulverized, which is not preferable. Additionally, if pulverization is performed until such coarse particles are completely eliminated, the problem of increasing the orientation index also occurs, which is also undesirable.

상기 가압 질화 소성 공정에서 사용하는 탄화붕소 원료의 탄소량은 조성 상의 B4C (21.7 %) 보다 낮은 것이 바람직하고, 바람직하게는 18.0 % 이상 20.5 % 이하의 범위로 할 수 있다. 상기 탄화붕소의 탄소량의 하한값은, 바람직하게는 19 % 이상으로 해도 된다. 상기 탄화붕소의 탄소량의 상한값은, 바람직하게는 20.5 % 이하로 해도 된다. 탄소량이 21 % 를 초과하여 지나치게 많으면, 후술하는 탈탄 결정화 공정시에 휘발되는 탄소량이 지나치게 많아져, 치밀한 괴상 질화붕소를 생성할 수 없고, 또 최종적으로 생성되는 질화붕소의 탄소량이 지나치게 높아지는 문제도 발생하므로 바람직하지 않다. 또 탄소량 18 % 미만의 안정적인 탄화붕소를 제작하는 것은 이론 조성과의 괴리가 지나치게 커져 곤란하다.The carbon content of the boron carbide raw material used in the pressurized nitriding firing process is preferably lower than B 4 C (21.7%) in the composition, and can preferably be in the range of 18.0% or more and 20.5% or less. The lower limit of the carbon content of the boron carbide is preferably 19% or more. The upper limit of the carbon content of the boron carbide is preferably 20.5% or less. If the carbon content is too high, exceeding 21%, the amount of carbon volatilized during the decarburization crystallization process described later increases too much, making it impossible to produce dense bulk boron nitride, and also causes the problem that the carbon content of the boron nitride ultimately produced becomes too high. Therefore, it is not desirable. Additionally, it is difficult to produce stable boron carbide with a carbon content of less than 18% because the discrepancy from the theoretical composition is too large.

상기 탄화붕소의 제조 방법에는, 공지된 제조 방법을 적용할 수 있고, 원하는 평균 입경 및 탄소량의 탄화붕소를 얻을 수 있다.As a method for producing the above boron carbide, a known production method can be applied, and boron carbide with a desired average particle size and carbon content can be obtained.

예를 들어, 붕산과 아세틸렌 블랙을 혼합한 후, 불활성 가스 분위기 중, 1800 ∼ 2400 ℃ 에서, 1 ∼ 10 시간 가열하여, 탄화붕소 덩어리를 얻을 수 있다. 이 탄화붕소 덩어리를, 분쇄 후, 체질하고, 세정, 불순물 제거, 건조 등을 적절히 실시하여, 탄화붕소 분말을 제작할 수 있다.For example, boron carbide lumps can be obtained by mixing boric acid and acetylene black and then heating the mixture in an inert gas atmosphere at 1800 to 2400°C for 1 to 10 hours. This boron carbide lump can be pulverized, sieved, washed, impurities removed, dried, etc. as appropriate to produce boron carbide powder.

탄화붕소의 원료인 붕산과 아세틸렌 블랙의 혼합은, 붕산 100 질량부에 대하여, 아세틸렌 블랙 25 ∼ 40 질량부인 것이 바람직하다.The mixture of boric acid, which is a raw material of boron carbide, and acetylene black is preferably 25 to 40 parts by mass of acetylene black per 100 parts by mass of boric acid.

탄화붕소를 제조할 때의 분위기는, 불활성 가스가 바람직하고, 불활성 가스로서, 예를 들어, 아르곤 가스 및 질소 가스를 들 수 있고, 이들을 적절히 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이 중, 아르곤 가스가 바람직하다.The atmosphere for producing boron carbide is preferably an inert gas. Examples of the inert gas include argon gas and nitrogen gas, and these can be used individually or in combination as appropriate. Among these, argon gas is preferable.

또, 탄화붕소 덩어리의 분쇄에는, 일반적인 분쇄기 또는 해쇄기를 사용할 수 있고, 예를 들어 0.5 ∼ 3 시간 정도 분쇄를 실시함으로써, 적절한 입경을 얻을 수 있다. 분쇄 후의 탄화붕소는, 체망을 사용하여 입경 75 ㎛ 이하로 체질하는 것이 바람직하다.Additionally, a general pulverizer or pulverizer can be used to pulverize the boron carbide lump, and an appropriate particle size can be obtained by pulverizing the boron carbide lump for, for example, about 0.5 to 3 hours. It is preferable to sieve the boron carbide after pulverization to a particle diameter of 75 ㎛ or less using a sieve.

<가압 질화 소성 공정에 있어서의 각종 조건><Various conditions in the pressure nitriding firing process>

가압 질화 소성 공정에 있어서의 소성 온도는 1800 ℃ 이상이고, 바람직하게는 1900 ℃ 이상으로 할 수 있다. 또, 소성 온도의 상한값은, 바람직하게는 2400 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 2200 ℃ 이하로 할 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서의 당해 소성 온도의 범위는, 1800 ∼ 2200 ℃ 로 할 수 있다.The firing temperature in the pressure nitriding firing process is 1800°C or higher, and is preferably 1900°C or higher. Additionally, the upper limit of the firing temperature is preferably 2400°C or lower, and more preferably 2200°C or lower. The range of the firing temperature in a preferred embodiment can be 1800 to 2200°C.

상기 가압 질화 소성 공정에 있어서의 압력은 0.6 ㎫ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.7 ㎫ 이상으로 할 수 있다. 또 당해 압력의 상한은, 바람직하게는 1.0 ㎫ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.9 ㎫ 이하로 해도 된다. 바람직한 실시형태에 있어서의 당해 압력의 범위는, 0.7 ∼ 1.0 ㎫ 로 할 수도 있다. 압력이 0.6 ㎫ 미만이면, 탄화붕소의 질화가 충분히 진행되지 않는 문제가 발생한다. 또 비용면에서는, 압력은 1.0 ㎫ 이하인 것이 바람직하지만, 이 이상의 값으로 하는 것도 가능하기는 하다.The pressure in the pressure nitriding firing process can be 0.6 MPa or more, and more preferably 0.7 MPa or more. Moreover, the upper limit of the pressure is preferably 1.0 MPa or less, and more preferably 0.9 MPa or less. The range of the pressure in a preferred embodiment may be 0.7 to 1.0 MPa. If the pressure is less than 0.6 MPa, a problem occurs in which nitriding of boron carbide does not proceed sufficiently. Also, from the viewpoint of cost, it is preferable that the pressure is 1.0 MPa or less, but it is also possible to set it to a value higher than this.

바람직한 실시형태에 있어서의 가압 질화 소성 공정에 있어서의 소성 온도 및 압력 조건으로서, 소성 온도 1800 ∼ 2200 ℃ 또한 0.7 ∼ 1.0 ㎫ 로 할 수 있다. 소성 온도 1800 ℃ 일 때에, 압력이 0.7 ㎫ 미만이면, 탄화붕소의 질화가 충분히 진행되지 않는 경우가 있다.As the firing temperature and pressure conditions in the pressure nitriding firing process in a preferred embodiment, the firing temperature can be 1800 to 2200°C and also 0.7 to 1.0 MPa. When the firing temperature is 1800°C, if the pressure is less than 0.7 MPa, nitridation of boron carbide may not proceed sufficiently.

상기 가압 질화 소성 공정에 있어서의 분위기로는, 질화 반응이 진행되는 가스가 요구되고, 예를 들어, 질소 가스 및 암모니아 가스 등을 들 수 있고, 이것들을 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이 중에서는 질화의 용이성과 비용을 감안하여, 질소 가스가 바람직하다. 당해 분위기 중에는 적어도 질소 가스 95 % (V/V) 이상 포함되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 99.9 % (V/V) 이상으로 할 수도 있다.The atmosphere in the pressure nitriding firing process requires a gas in which a nitriding reaction proceeds, and examples include nitrogen gas and ammonia gas, which can be used individually or in combination of two or more. . Among these, nitrogen gas is preferable considering the ease and cost of nitriding. It is preferable that the atmosphere contains at least 95% (V/V) or more of nitrogen gas, and more preferably 99.9% (V/V) or more.

상기 가압 질화 소성 공정에 있어서의 소성 시간은, 질화가 충분히 진행되는 것이면 특별히 한정되지는 않지만, 바람직하게는 6 ∼ 30 시간, 보다 바람직하게는 8 ∼ 20 시간으로 할 수 있다.The firing time in the pressure nitriding firing process is not particularly limited as long as nitriding sufficiently progresses, but is preferably 6 to 30 hours, more preferably 8 to 20 hours.

<탈탄 결정화 공정><Decarburization crystallization process>

수법 (a) 에 있어서의 탈탄 결정화 공정은, 가압 질화 소성 공정에서 얻어진 탄질화붕소를, 상압 이상의 분위기에서, 후술하는 특정한 승온 속도로 유지 온도가 될 때까지 승온을 실시하고, 특정한 온도 범위에서 일정 시간 유지하는 열처리를 실시함으로써, 인편상의 육방정 질화붕소인 일차 입자가 응집하여 괴상이 된 괴상 질화붕소 입자를 얻을 수 있다. 즉 이 탈탄 결정화 공정에 있어서는, 탄질화붕소를 탈탄화시킴과 함께, 소정의 크기의 인편상으로 하면서, 이것들을 응집시켜 괴상의 질화붕소 입자로 한다.In the decarburization crystallization process in method (a), the boron carbonitride obtained in the pressure nitriding firing process is heated in an atmosphere above normal pressure until the maintenance temperature is reached at a specific temperature increase rate described later, and the boron carbonitride is heated to a constant temperature in a specific temperature range. By performing heat treatment over time, bulk boron nitride particles in which primary particles of flaky hexagonal boron nitride aggregate and form agglomerates can be obtained. That is, in this decarburization and crystallization process, boron carbonitride is decarbonized, formed into flakes of a predetermined size, and these are agglomerated to form massive boron nitride particles.

탈탄 결정화 공정에 있어서의 탈탄 개시 가능한 온도란, 계 (系) 에 따라 설정 가능한 온도이지만, 예를 들어 1000 ∼ 1500 ℃ 의 범위, 보다 바람직하게는 1000 ∼ 1200 ℃ 의 범위로 설정하는 것이 가능하다. 또 상압 이상의 분위기란, 상압 (대기압) 이어도 되고, 또는 가압해도 되는 것을 의미하는데, 가압하는 경우에는 예를 들어 0.5 ㎫ 이하, 바람직하게는 0.3 ㎫ 이하로 해도 된다.The temperature at which decarburization can start in the decarburization crystallization process is a temperature that can be set depending on the system. For example, it can be set in the range of 1000 to 1500°C, more preferably in the range of 1000 to 1200°C. Moreover, the atmosphere above normal pressure means that it may be normal pressure (atmospheric pressure) or may be pressurized, but in the case of pressurization, it may be, for example, 0.5 MPa or less, preferably 0.3 MPa or less.

탈탄 개시 가능한 온도로 상승시킨 후, 유지 온도로 승온해 가는 속도는 5 ℃/min (즉, 섭씨도 매분) 이하이고, 바람직하게는 4 ℃/min 이하, 3 ℃/min 이하, 혹은 2 ℃/min 이하로 해도 된다.After raising the temperature to the temperature at which decarburization can be started, the rate of increasing the temperature to the holding temperature is 5°C/min (i.e., per minute in degrees Celsius), and is preferably 4°C/min or less, 3°C/min or less, or 2°C/min or less. You can set it below min.

상기 서술한 승온 후의 유지 온도는 1800 ℃ 이상이고, 더욱 바람직하게는 2000 ℃ 이상으로 해도 된다. 또 유지 온도의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 2100 ℃ 이하로 할 수 있다. 유지 온도가 1800 ℃ 미만으로 지나치게 낮으면, 입 성장이 충분히 일어나지 않고, 열전도율이 저하될 우려가 있다. 한편 유지 온도가 1800 ℃ 이상이면, 입 성장이 양호하게 일어나기 쉽고, 열전도율이 향상되기 쉽다는 효과를 발휘한다.The holding temperature after the above-mentioned temperature increase may be 1800°C or higher, and more preferably 2000°C or higher. The upper limit of the holding temperature is not particularly limited, but is preferably 2200°C or lower, and more preferably 2100°C or lower. If the holding temperature is too low, such as less than 1800°C, there is a risk that grain growth will not sufficiently occur and the thermal conductivity may decrease. On the other hand, if the holding temperature is 1800°C or higher, grain growth is likely to occur favorably and thermal conductivity is likely to improve.

유지 온도에 있어서의 유지 시간은, 결정화가 충분히 진행되는 것이면 특별히 한정되지는 않고, 바람직한 실시형태에 있어서는 예를 들어, 0.5 시간 초과 40 시간 미만의 범위, 보다 바람직하게는 1 ∼ 30 시간의 범위로 할 수 있다. 또 유지 시간은, 바람직하게는 1 시간 이상, 보다 바람직하게는 3 시간 이상, 더욱 바람직하게는 5 시간 이상, 보다 더 바람직하게는 10 시간 이상으로 해도 된다. 또 유지 시간의 상한값은, 바람직하게는 30 시간 이하, 보다 바람직하게는 20 시간 이하로 해도 된다. 유지 시간이 1 시간 이상인 경우에는 입 성장이 양호하게 일어나는 것이 기대되고, 또 유지 시간이 30 시간 이하이면, 입 성장이 지나치게 진행되어 입자 강도가 저하되는 것을 저감할 수 있고, 또, 소성 시간이 긺으로써 공업적으로도 불리해지는 것도 저감할 수 있다고 기대할 수 있다.The holding time at the holding temperature is not particularly limited as long as crystallization sufficiently progresses, and in a preferred embodiment, for example, it is in the range of more than 0.5 hours and less than 40 hours, more preferably in the range of 1 to 30 hours. can do. Additionally, the holding time may be preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, further preferably 5 hours or longer, and even more preferably 10 hours or longer. Moreover, the upper limit of the holding time is preferably 30 hours or less, and more preferably 20 hours or less. When the holding time is 1 hour or more, grain growth is expected to occur satisfactorily, and when the holding time is 30 hours or less, excessive grain growth and a decrease in grain strength can be reduced, and the firing time is long. As a result, it can be expected that industrial disadvantages can be reduced.

상기 탈탄 결정화 공정에 있어서는 원료로서, 상기 가압 질화 소성 공정에서 얻어진 탄질화붕소에 더하여, 붕소원을 혼합하여 탈탄 결정화를 실시한다. 당해 붕소원으로는, 붕산, 산화붕소, 또는 그 혼합물 (과 추가로, 필요에 따라 다른 당해 기술 분야에서 사용되는 첨가물) 을 들 수 있다.In the decarburization crystallization process, decarburization crystallization is performed by mixing a boron source in addition to the boron carbonitride obtained in the pressure nitriding calcination process as a raw material. Examples of the boron source include boric acid, boron oxide, or mixtures thereof (and, if necessary, other additives used in the technical field).

상기 탄질화붕소와 붕소원의 혼합 비율은, 몰비에 따라 적절히 설정 가능하다. 붕소원으로서 붕산 혹은 산화붕소를 사용하는 경우에는 예를 들어, 탄질화붕소 100 질량부에 대하여 붕산·산화붕소 100 ∼ 300 질량부, 보다 바람직하게는 붕산·산화붕소 150 ∼ 250 질량부를 사용할 수 있다.The mixing ratio of the boron carbonitride and boron source can be appropriately set according to the molar ratio. When using boric acid or boron oxide as a boron source, for example, 100 to 300 parts by mass of boric acid and boron oxide can be used, more preferably 150 to 250 parts by mass of boric acid and boron oxide, based on 100 parts by mass of boron carbonitride. .

<분쇄 공정><Crushing process>

상기 가압 질화 소성 공정 및 상기 탈탄 결정화 공정을 거쳐, 인편상 질화붕소 입자 (일차 입자) 가 응집한 괴상 입자를 얻을 수 있다. 본 실시형태에 의해 얻어지는 이 괴상 입자는 입자 강도가 높기 때문에, 분쇄 후의 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하가 되도록 분쇄해도, 그 괴상 형태 및 낮은 배향성 지수를 유지할 수 있다는 효과를 발휘한다.Through the pressure nitriding firing process and the decarburization crystallization process, bulk particles in which flaky boron nitride particles (primary particles) are agglomerated can be obtained. Since the bulk particles obtained by this embodiment have high particle strength, they exhibit the effect of maintaining their bulk form and low orientation index even when the average particle diameter after grinding is 2 μm or more and 20 μm or less.

분쇄 공정에 있어서는, 일반적인 분쇄기 또는 해쇄기를 사용할 수 있고, 예를 들어 볼 밀, 진동 밀, 제트 밀 등을 들 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서는, 「분쇄」에는 「해쇄」도 포함하는 것으로 한다.In the grinding process, a general grinder or crusher can be used, and examples include ball mills, vibration mills, and jet mills. In addition, in this specification, “crushing” also includes “disintegration.”

<수법 (b)><Method (b)>

수법 (b) 는, 기상 반응 공정, 결정화 공정, 및 분쇄 공정을 포함한다.Method (b) includes a gas phase reaction process, a crystallization process, and a grinding process.

<기상 반응 공정><Gas phase reaction process>

기상 반응 공정에서는, 붕산알콕사이드 가스와 암모니아 가스를 원료로 하고, 반응 온도 750 ℃ 이상에 있어서 기상 합성을 실시함으로써, 중간체를 얻을 수 있다. 기상 반응 공정에서는, 관상로 (노 (爐) 온도 즉 기상 반응 온도로는 750 ∼ 1,600 ℃ 로 할 수 있다) 를 사용할 수 있고, 캐리어 가스로서 불활성 가스 기류를 사용하고, 당해 불활성 가스 기류 중에서 붕산알콕사이드를 휘발시킴으로써 암모니아 가스와의 기상 반응을 일으키게 할 수 있다.In the gas phase reaction process, an intermediate can be obtained by using boric acid alkoxide gas and ammonia gas as raw materials and performing gas phase synthesis at a reaction temperature of 750°C or higher. In the gas phase reaction process, a tubular furnace (the furnace temperature, that is, the gas phase reaction temperature can be 750 to 1,600°C) can be used, an inert gas stream is used as a carrier gas, and boric acid alkoxide is added in the inert gas stream. By volatilizing, a gas phase reaction with ammonia gas can occur.

상기 불활성 가스 기류로는 예를 들어, 질소 가스, 희가스 (네온 및 아르곤 등) 등을 들 수 있다.Examples of the inert gas stream include nitrogen gas, noble gases (neon, argon, etc.).

붕산알콕사이드 가스와 암모니아 가스의 반응 시간은, 얻어지는 질화붕소 분말의 평균 입경을 소정의 범위로 하기 위해, 30 초 이내로 하는 것이 바람직하다.The reaction time between boric acid alkoxide gas and ammonia gas is preferably set to 30 seconds or less in order to keep the average particle size of the obtained boron nitride powder within a predetermined range.

상기 붕산알콕사이드는, 특별히 한정되지 않는다. 바람직한 실시형태에 있어서는 붕산알콕사이드로서, 「알콕사이드 (RO-)」의 「알킬기 (R)」가 각각 독립적으로, 직사슬 또는 분기의 알킬 사슬로 탄소수 1 ∼ 5 인 것이 바람직하다. 붕산알콕사이드의 구체예로는 예를 들어, 붕산트리메틸, 붕산트리에틸, 붕산트리이소프로필 등을 들 수 있다. 이 중, 암모니아와의 반응성 및 입수성에서는 붕산트리메틸이 바람직하다.The boric acid alkoxide is not particularly limited. In a preferred embodiment, as the boric acid alkoxide, it is preferable that the "alkyl group (R)" of "alkoxide (RO-)" is each independently a straight or branched alkyl chain and has 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of boric acid alkoxide include trimethyl borate, triethyl borate, and triisopropyl borate. Among these, trimethyl borate is preferable in terms of reactivity with ammonia and availability.

기상 반응 공정에서 사용하는 붕산알콕사이드 : 암모니아의 몰비는, 질화붕소 분말의 평균 입경을 소정의 범위로 하기 위해, 바람직하게는 1 : 1 ∼ 10 의 범위로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 1 : 1 ∼ 2 로 할 수 있다.The molar ratio of boric acid alkoxide and ammonia used in the gas phase reaction process is preferably in the range of 1:1 to 10, more preferably 1:1, in order to keep the average particle size of the boron nitride powder within a predetermined range. It can be done as ~ 2.

<결정화 공정><Crystallization process>

결정화 공정에서는, 기상 반응 공정에서 얻어진 중간체를 인편상 질화붕소로 한다. 결정화 공정의 온도 조건에서는, 승온을 개시하고 나서 1000 ℃ 까지는 암모니아 가스 20 체적% 이하, 보다 바람직하게는 15 체적% 이하를 포함하는 암모니아 분위기하에서 승온한다. 당해 암모니아 분위기에는 그 밖의 가스로서 불활성 가스가 포함되고, 바람직하게는 질소 또는 아르곤을 포함할 수 있다.In the crystallization process, the intermediate obtained in the gas phase reaction process is converted into flaky boron nitride. In the temperature conditions of the crystallization process, the temperature is increased from the start of the temperature increase to 1000°C in an ammonia atmosphere containing 20 volume% or less of ammonia gas, more preferably 15 volume% or less. The ammonia atmosphere may include other gases such as inert gases, preferably nitrogen or argon.

1000 ℃ 에 도달한 후부터의 추가적인 승온은, 산소량의 저감 및 수율의 최대화의 관점에서, 암모니아 가스 50 체적% 이상을 포함하는 암모니아 분위기하에서, 소성 온도에 도달할 때까지 실시한다. 당해 소성 온도는 1500 ℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 1600 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 1700 ℃ 이상으로 할 수 있다. 당해 암모니아 분위기에는 그 밖의 가스로서 불활성 가스가 포함되고, 질소가 바람직하다. 당해 소성 온도에 있어서의 유지 시간으로는, 1 ∼ 20 시간이 바람직하다.Additional temperature increase after reaching 1000°C is carried out until the calcination temperature is reached in an ammonia atmosphere containing 50% by volume or more of ammonia gas from the viewpoint of reducing the amount of oxygen and maximizing the yield. The firing temperature is 1500°C or higher, more preferably 1600°C or higher, and even more preferably 1700°C or higher. The ammonia atmosphere contains an inert gas as another gas, and nitrogen is preferable. The holding time at the firing temperature is preferably 1 to 20 hours.

<분쇄 공정><Crushing process>

상기의 기상 합성 공정 및 결정화 공정을 거쳐 얻어진 인편상 질화붕소 분말은, 높은 입자 강도를 갖고 있기 때문에, 상기 서술한 평균 입경을 갖도록 하여 이차 입자 (응집 입자) 를 분쇄해도, 여전히 괴상 형태 및 낮은 배향성 지수를 유지하는 것이 가능하다. 따라서 수법 (a) 와 동일하게 분쇄 공정을 실시할 수 있다.Since the flaky boron nitride powder obtained through the above-mentioned gas phase synthesis process and crystallization process has high particle strength, even if secondary particles (agglomerated particles) are pulverized to have the above-mentioned average particle size, it still has a lumpy form and low orientation. It is possible to maintain the index. Therefore, the grinding process can be performed in the same way as method (a).

<3. 열전도 수지 조성물><3. Heat conductive resin composition>

본 발명의 어느 실시형태에 의하면, 상기 서술한 질화붕소 분말을 포함하도록 하여 사용하여, 열전도 수지 조성물을 제조할 수도 있다. 이 열전도 수지 조성물의 제조 방법은, 공지된 제조 방법을 사용할 수 있다. 얻어진 열전도 수지 조성물은, 방열 부재 등에 폭넓게 사용할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a heat conductive resin composition can also be manufactured by using the boron nitride powder described above. For the production method of this heat conductive resin composition, a known production method can be used. The obtained heat conductive resin composition can be widely used in heat radiation members and the like.

<수지><Resin>

열전도 수지 조성물에 사용하는 수지로는, 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르, 불소 수지, 폴리아미드 (예를 들어, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드 등), 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등), 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌술파이드, 전방향족 폴리에스테르, 폴리술폰, 액정 폴리머, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, 말레이미드 변성 수지, ABS 수지, AAS (아크릴로니트릴-아크릴 고무·스티렌) 수지, AES (아크릴로니트릴·에틸렌·프로필렌·디엔고무-스티렌) 수지 등을 사용할 수 있다. 특히 에폭시 수지 (바람직하게는 나프탈렌형 에폭시 수지) 는, 내열성과 동박 회로에 대한 접착 강도가 우수한 점에서, 프린트 배선판의 절연층으로서 바람직하다. 또, 실리콘 수지는 내열성, 유연성 및 히트 싱크 등에 대한 밀착성이 우수한 점에서 열 인터페이스재로서 바람직하다.Resins used in the heat conductive resin composition include, for example, epoxy resin, silicone resin, silicone rubber, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, unsaturated polyester, fluorine resin, polyamide (e.g., polyimide) , polyamideimide, polyetherimide, etc.), polyester (e.g., polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, etc.), polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, wholly aromatic polyester, polysulfone, liquid crystal polymer. , polyethersulfone, polycarbonate, maleimide-modified resin, ABS resin, AAS (acrylonitrile-acrylic rubber/styrene) resin, AES (acrylonitrile/ethylene/propylene/diene rubber-styrene) resin, etc. can be used. . In particular, epoxy resin (preferably naphthalene type epoxy resin) is preferable as an insulating layer for a printed wiring board because it is excellent in heat resistance and adhesive strength to copper foil circuits. Additionally, silicone resins are preferable as thermal interface materials because they are excellent in heat resistance, flexibility, and adhesion to heat sinks, etc.

에폭시 수지를 사용하는 경우의 경화제로는, 구체적으로는, 페놀 노볼락 수지, 산무수물 수지, 아미노 수지, 이미다졸류를 들 수 있다. 이 중, 이미다졸류가 바람직하다. 이 경화제의 배합량은, 0.5 질량부 이상 15 질량부 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1.0 질량부 이상 10 질량부 이하이다.Specific examples of the curing agent when using an epoxy resin include phenol novolac resin, acid anhydride resin, amino resin, and imidazole. Among these, imidazoles are preferable. The compounding amount of this curing agent is preferably 0.5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less, and more preferably 1.0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.

열전도 수지 조성물 100 체적% 중의 질화붕소 분말의 사용량은, 30 체적% 이상 85 체적% 이하가 바람직하고, 40 체적% 이상 80 체적% 이하가 보다 바람직하다.The amount of boron nitride powder used in 100 volume% of the heat conductive resin composition is preferably 30 volume% or more and 85 volume% or less, and more preferably 40 volume% or more and 80 volume% or less.

질화붕소 분말의 사용량이 30 체적% 이상인 경우, 열전도율이 향상되고, 충분한 방열 성능이 얻어지기 쉽다. 또 질화붕소 분말의 함유량이 85 체적% 이하인 경우, 성형시에 공극이 발생하기 쉬워지는 것을 저감할 수 있고, 절연성이나 기계 강도가 저하되는 것을 저감할 수 있다.When the amount of boron nitride powder used is 30% by volume or more, thermal conductivity improves and sufficient heat dissipation performance is easily obtained. Moreover, when the content of boron nitride powder is 85 volume% or less, the likelihood of voids occurring during molding can be reduced, and the decrease in insulation and mechanical strength can be reduced.

각종 측정 방법은, 이하와 같다.Various measurement methods are as follows.

(1) 평균 입경(1) Average particle size

평균 입경은, 벡크만쿨터사 제조 레이저 회절 산란법 입도 분포 측정 장치 (LS-13 320) 를 사용하고, 측정 처리 전에 시료에 호모지나이저를 가하지 않고 측정하였다. 또, 얻어진 평균 입경은 체적 통계값에 의한 평균 입경이다.The average particle diameter was measured using a laser diffraction scattering method particle size distribution measuring device (LS-13 320) manufactured by Beckman Coulter, without adding a homogenizer to the sample before measurement processing. In addition, the obtained average particle size is the average particle size based on volume statistical values.

(2) 입자 강도(2) Particle strength

JIS R 1639-5 : 2007 에 준하여 측정을 실시하였다. 측정 장치로는, 미소 압축 시험기 (시마즈 제작소사 제조 「MCT-W500」) 를 사용하였다. 입자 강도 (σ : 단위 ㎫) 는, 입자 내의 위치에 따라 변화하는 무차원수 (α = 2.48) 와 압괴 시험력 (P : 단위 N) 과 입자경 (d : 단위 ㎛) 으로부터 σ = α × P/(π × d2) 의 식을 사용하여 20 입자 이상에 대하여 측정을 실시하고, 누적 파괴율 63.2 % 시점의 값을 산출하였다. 또한, 평균 입경이 2 ㎛ 미만에서는, 입자 강도의 산출이 불가하였다.Measurements were performed according to JIS R 1639-5:2007. As a measuring device, a micro compression tester (“MCT-W500” manufactured by Shimadzu Corporation) was used. Particle strength (σ: unit MPa) is σ = α × P/(( Measurements were performed on 20 or more particles using the equation π Additionally, when the average particle diameter was less than 2 μm, calculation of particle strength was impossible.

(3) 배향도 측정(3) Orientation measurement

배향도의 측정에는 X 선 회절 장치 (리가쿠사 제조 ULTIMA-IV) 를 사용하였다. 질화붕소 분말을 굳혀 시료를 제작하고, 시료에 X 선을 조사하여, (002) 면과 (100) 면의 피크 강도비 (002)/(100) 를 산출하여 평가하였다.An X-ray diffractometer (ULTIMA-IV manufactured by Rigaku Corporation) was used to measure the degree of orientation. A sample was prepared by solidifying boron nitride powder, the sample was irradiated with X-rays, and the peak intensity ratio (002)/(100) of the (002) plane and (100) plane was calculated and evaluated.

(4) 열전도율 평가법(4) Thermal conductivity evaluation method

열전도율은, 질화붕소 분말을 포함한 열전도 수지 조성물로 제작한 시트를 측정용 시료로 하여 측정을 실시하였다. 열전도율 (H : 단위 W/(m·K)) 은, 열확산율 (A : 단위 ㎡/sec) 과 밀도 (B : 단위 ㎏/㎥), 비열 용량 (C : 단위 J/(㎏·K)) 으로부터, H = A × B × C 로 하여 산출하였다. 열확산율은, 측정용 시료로서의 시트를 폭 10 ㎜ × 10 ㎜ × 두께 0.05 ㎜ 로 가공하고, 레이저 플래시법에 의해 구하였다. 측정 장치는 크세논 플래시 애널라이저 (NETZSCH 사 제조 「LFA447NanoFlash」) 를 사용하였다. 밀도는 아르키메데스법을 사용하여 구하였다. 비열 용량은, DSC (리가쿠사 제조 「ThermoPlus Evo DSC8230」) 를 사용하여 구하였다. 열전도율의 합격값은 5 W/(m·K) 이상으로 설정하였다.Thermal conductivity was measured using a sheet made of a heat-conducting resin composition containing boron nitride powder as a measurement sample. Thermal conductivity (H: unit W/(m·K)), thermal diffusivity (A: unit ㎡/sec), density (B: unit ㎏/㎥), and specific heat capacity (C: unit J/(kg·K)) It was calculated as H = A × B × C. The thermal diffusivity was determined by processing a sheet as a sample for measurement into a width of 10 mm x 10 mm x a thickness of 0.05 mm and using a laser flash method. The measuring device used was a xenon flash analyzer (“LFA447NanoFlash” manufactured by NETZSCH). Density was obtained using the Archimedes method. The specific heat capacity was determined using DSC (“ThermoPlus Evo DSC8230” manufactured by Rigaku Corporation). The passing value of thermal conductivity was set at 5 W/(m·K) or more.

(5) 제막화 (製膜化) 평가(5) Evaluation of unveiling

상기 (4) 의 열전도율 평가법에 있어서 제작한 두께 0.05 ㎜ (막두께 50 ㎛) 의 시트에 대하여, 육안으로 요철 없이 제막되어 있는 것을 확인할 수 있었던 것을 ○ (합격) 로 평가하고, 한편 제작 중에 레벨링하여, 요철이 생성되어 제막할 수 없었던 것을 × (실격) 로 평가하였다.With respect to the sheet with a thickness of 0.05 mm (film thickness of 50 μm) produced in the thermal conductivity evaluation method (4) above, those that could be visually confirmed to be formed without unevenness were evaluated as ○ (pass), while leveling was performed during production. , those that could not be filmed due to uneven formation were evaluated as × (disqualified).

(6) 탄소량 측정(6) Carbon amount measurement

탄화붕소의 탄소량은 탄소 분석 장치 「IR-412 형」(LECO 사 제조) 으로 측정하였다.The carbon content of boron carbide was measured with a carbon analysis device “IR-412 type” (manufactured by LECO).

실시예Example

이하, 본 발명에 대해, 실시예 및 비교예에 의해 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples. Additionally, the present invention is not limited to the following examples.

〔실시예 1〕[Example 1]

실시예 1 은, 수법 (a) 에 따라 질화붕소 분말을 제작하였다. 또 제작한 질화붕소 분말을 수지에 충전하고, 평가를 실시하였다.In Example 1, boron nitride powder was produced according to method (a). Additionally, the produced boron nitride powder was filled into a resin and evaluated.

(탄화붕소 합성)(Boron carbide synthesis)

닛폰 전공 제조 오르토붕산 (이하 「붕산」이라고 약기한다) 100 부와, 덴카 주식회사 제조 아세틸렌 블랙 (상품명 HS100) 35 부를 헨셸 믹서를 사용하여 혼합한 후, 흑연제의 도가니 중에 충전하고, 아크로에서, 아르곤 분위기에서, 2200 ℃ 에서 5 시간 가열하여 탄화붕소 (B4C) 를 합성하였다. 합성한 탄화붕소 덩어리를 볼 밀로 1 시간 40 분 분쇄하고, 체망을 사용하여 입경 75 ㎛ 이하로 체질하고, 또한 질산 수용액으로 세정하여 철분 등 불순물을 제거 후, 여과·건조시켜 평균 입경 10 ㎛ 의 탄화붕소 분말을 제작하였다. 얻어진 탄화붕소 분말의 탄소량은 19.9 % 였다.After mixing 100 parts of orthoboric acid (hereinafter abbreviated as "boric acid") manufactured by Nippon Electric Co., Ltd. and 35 parts of acetylene black (product name HS100) manufactured by Denka Co., Ltd. using a Henschel mixer, they were charged into a crucible made of graphite, and heated in an arc furnace with argon. Boron carbide (B 4 C) was synthesized by heating at 2200° C. for 5 hours in an atmosphere. The synthesized boron carbide mass was pulverized with a ball mill for 1 hour and 40 minutes, sieved using a sieve to a particle size of 75 ㎛ or less, washed with an aqueous nitric acid solution to remove iron and other impurities, filtered and dried, and carbonized with an average particle size of 10 ㎛. Boron powder was produced. The carbon content of the obtained boron carbide powder was 19.9%.

(가압 질화 소성 공정)(Pressure nitriding firing process)

합성한 탄화붕소를 질화붕소제의 도가니에 충전한 후, 저항 가열로를 사용하고, 질소 가스 분위기하에서, 2000 ℃, 9 기압 (0.8 ㎫) 의 조건에서 10 시간 가열함으로써 탄질화붕소 (B4CN4) 를 얻었다.Boron carbonitride (B 4 CN) was obtained by filling the synthesized boron carbide into a crucible made of boron nitride and heating it in a nitrogen gas atmosphere at 2000°C and 9 atm (0.8 MPa) for 10 hours using a resistance heating furnace. 4 ) was obtained.

(탈탄 결정화 공정)(Decarburization crystallization process)

합성한 탄질화붕소 100 부와, 붕산 100 부를 헨셸 믹서를 사용하여 혼합한 후, 질화붕소제의 도가니에 충전하고, 저항 가열로를 사용하고 0.3 ㎫ 의 압력 조건에서, 질소 가스 분위기하에서, 실온으로부터 1000 ℃ 까지의 승온 속도를 10 ℃/min, 1000 ℃ 로부터의 승온 속도를 2 ℃/min 으로 하여 유지 온도 2000 ℃ 까지 승온하였다. 당해 유지 온도 2000 ℃ 에서, 유지 시간 5 시간으로 가열함으로써, 일차 입자가 응집하여 괴상이 된 괴상 질화붕소를 합성하였다.100 parts of synthesized boron carbonitride and 100 parts of boric acid were mixed using a Henschel mixer, then filled into a crucible made of boron nitride, and heated from room temperature under a nitrogen gas atmosphere under a pressure of 0.3 MPa using a resistance heating furnace. The temperature increase rate up to 1000°C was 10°C/min, and the temperature increase rate from 1000°C was 2°C/min, and the temperature was increased to the maintenance temperature of 2000°C. By heating at a holding temperature of 2000°C and a holding time of 5 hours, bulk boron nitride in which primary particles were aggregated and formed into agglomerates was synthesized.

(분쇄 공정)(crushing process)

합성한 괴상 질화붕소를 헨셸 믹서에 의해 해쇄를 실시한 후, 체망을 사용하여, 체눈 850 ㎛ 의 나일론체로 분급을 실시하였다. 그 후, 제트 밀 (다이이치 실업사 제조 「PJM-80」) 로 0.3 ㎫ 의 분쇄 조건에서 분쇄를 실시하여, 평균 입경 8 ㎛ 의 질화붕소 분말을 얻었다.After the synthesized bulk boron nitride was pulverized using a Henschel mixer, it was classified using a sieve mesh and a nylon sieve with a sieve size of 850 μm. After that, it was pulverized with a jet mill (“PJM-80” manufactured by Daiichi Silyo Co., Ltd.) under pulverizing conditions of 0.3 MPa to obtain boron nitride powder with an average particle diameter of 8 μm.

(수지에 대한 충전)(charge for resin)

얻어진 질화붕소 분말의 수지에 대한 충전재로서의 특성의 평가를 실시하였다. 나프탈렌형 에폭시 수지 (DIC 사 제조, 상품명 HP4032) 100 부와 경화제로서 이미다졸류 (시코쿠 화성사 제조, 상품명 2E4MZ-CN) 10 부의 혼합물을 100 체적% 로 하여, 질화붕소 분말이 50 체적% 가 되도록 혼합하고, PET 제 시트 상에 두께가 0.3 ㎜ 가 되도록 도포한 후, 500 Pa 의 감압 탈포를 10 분간 실시하였다. 그 후, 온도 150 ℃, 압력 160 ㎏/㎠ 의 조건에서 60 분간의 프레스 가열 가압을 실시하여 0.05 ㎜ 의 시트로 하였다.The properties of the obtained boron nitride powder as a filler for resin were evaluated. A mixture of 100 parts of naphthalene type epoxy resin (manufactured by DIC, brand name HP4032) and 10 parts of imidazole (manufactured by Shikoku Chemical Company, brand name 2E4MZ-CN) as a curing agent is mixed to 100% by volume, so that the boron nitride powder is 50% by volume. After mixing and applying it on a PET sheet to a thickness of 0.3 mm, degassing was performed under reduced pressure at 500 Pa for 10 minutes. After that, press heating and pressing was performed for 60 minutes under conditions of a temperature of 150°C and a pressure of 160 kg/cm2 to form a 0.05 mm sheet.

하기의 표 1 및 표 2 에, 다른 실시예·비교예와 함께 측정값과 평가를 정리하였다. 또한 당해 표 중에서는, 혼합 후의 슬러리의 유동성이 나빠, 도포 내지 성형을 할 수 없었던 예에 대해서는, 충전 불가라고 하여 「-」로 표기하고 있다.In Table 1 and Table 2 below, the measured values and evaluations are summarized along with other examples and comparative examples. In addition, in the table, examples where application or molding could not be performed due to poor fluidity of the slurry after mixing are indicated with “-” as “filling is not possible.”

〔실시예 2〕[Example 2]

실시예 2 는 수법 (b) 에 따라 질화붕소 분말을 합성하고, 그 후 수지에 충전하였다.In Example 2, boron nitride powder was synthesized according to method (b) and then filled into a resin.

(기상 반응 공정)(Gas phase reaction process)

노심관을 저항 가열로에 설치하고 온도 1000 ℃ 로 가열하였다. 붕산트리메틸 (타마 화학 주식회사 제조 「TMB-R」) 을 질소 버블링에 의해 도입관을 통해 노심관에 도입하고, 한편, 암모니아 가스 (순도 99.9 % 이상) 도, 도입관을 경유하여 노심관에 도입하였다. 도입된 붕산트리메틸과 암모니아는 몰비 1 : 1.2 로, 노 내에서 기상 반응하고, 반응 시간 10 초로 합성함으로써 백색 분말을 생성하였다. 생성한 백색 분말을 회수하였다.The core tube was installed in a resistance heating furnace and heated to a temperature of 1000°C. Trimethyl borate (“TMB-R” manufactured by Tama Chemical Co., Ltd.) is introduced into the reactor tube through the introduction tube by nitrogen bubbling, while ammonia gas (purity of 99.9% or higher) is also introduced into the core tube via the introduction tube. did. The introduced trimethyl borate and ammonia reacted in a gas phase in a furnace at a molar ratio of 1:1.2, and were synthesized with a reaction time of 10 seconds to produce white powder. The resulting white powder was recovered.

(결정화 공정)(crystallization process)

회수한 백색 분말을 질화붕소제 도가니에 충전하고, 유도 가열로에 세트한 후, 질소와 암모니아 혼합 분위기에서, 온도 1000 ℃ 까지는 10 체적% 암모니아 가스를 포함한 분위기하에서 승온하고, 1000 ℃ 이상에서는 50 체적% 암모니아 가스를 포함한 분위기하에서, 유지 온도인 1800 ℃ 까지 승온하였다. 당해 유지 온도에서 5 시간 가열하고, 소성 종료 후, 냉각시키고, 소성물을 회수하였다.The recovered white powder is filled in a crucible made of boron nitride, set in an induction heating furnace, and then heated in an atmosphere containing 10% by volume ammonia gas up to a temperature of 1000°C in a mixed atmosphere of nitrogen and ammonia, and 50% by volume above 1000°C. In an atmosphere containing % ammonia gas, the temperature was raised to the holding temperature of 1800°C. It was heated at the holding temperature for 5 hours, and after completion of firing, it was cooled and the fired product was recovered.

(분쇄 공정)(crushing process)

합성한 괴상 질화붕소를 헨셸 믹서에 의해 해쇄를 실시한 후, 체망을 사용하여, 체눈 850 ㎛ 의 나일론체로 분급을 실시하였다. 그 후, 제트 밀 (다이이치 실업사 제조 PJM-80) 로 0.3 ㎫ 의 분쇄 조건에서 분쇄를 실시하여, 평균 입경 5 ㎛ 의 질화붕소 분말을 얻었다.After the synthesized bulk boron nitride was pulverized using a Henschel mixer, it was classified through a nylon sieve with a sieve size of 850 μm using a sieve mesh. After that, it was pulverized with a jet mill (PJM-80, manufactured by Daiichi Silyo Co., Ltd.) under pulverizing conditions of 0.3 MPa to obtain boron nitride powder with an average particle diameter of 5 μm.

실시예 1 과 동일한 조건에서 수지에 대한 충전을 실시하고, 평가하였다.The resin was filled and evaluated under the same conditions as Example 1.

〔실시예 3〕[Example 3]

실시예 3 은 탄화붕소 합성시의 분쇄를 1 시간 20 분으로 변경하고, 「평균 입경 14 ㎛ 의 탄화붕소」를 합성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 응집 질화붕소 분말을 제조하였다.In Example 3, agglomerated boron nitride powder was produced under the same conditions as Example 1, except that the grinding time during boron carbide synthesis was changed to 1 hour and 20 minutes and “boron carbide with an average particle diameter of 14 μm” was synthesized.

〔실시예 4〕[Example 4]

실시예 4 는 제트 밀 분쇄압을 0.5 ㎫ 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Example 4, boron nitride powder was manufactured under the same conditions as Example 1 except that the jet mill grinding pressure was set to 0.5 MPa.

〔실시예 5〕[Example 5]

실시예 5 는 탄화붕소 합성시의 분쇄를 1 시간 20 분으로 변경하고, 「평균 입경 14 ㎛ 의 탄화붕소 (탄소량 19.8 %)」를 합성하고, 응집 질화붕소를 제트 밀 분쇄압을 0.5 ㎫ 로 분쇄한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Example 5, the grinding time during boron carbide synthesis was changed to 1 hour and 20 minutes, and “boron carbide with an average particle diameter of 14 μm (carbon content 19.8%)” was synthesized, and the agglomerated boron nitride was milled with a jet mill grinding pressure of 0.5 MPa. Boron nitride powder was prepared under the same conditions as in Example 1 except that it was pulverized.

〔실시예 6〕[Example 6]

실시예 6 은 1000 ℃ 로부터의 승온 속도를 0.5 ℃/min 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Example 6, boron nitride powder was manufactured under the same conditions as Example 1 except that the temperature increase rate from 1000°C was 0.5°C/min.

〔실시예 7〕[Example 7]

실시예 7 은 1000 ℃ 로부터의 승온 속도를 5 ℃/min 으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Example 7, boron nitride powder was manufactured under the same conditions as Example 1 except that the temperature increase rate from 1000°C was 5°C/min.

〔비교예 1〕[Comparative Example 1]

비교예 1 은 탄화붕소 합성시의 분쇄를 5 시간으로 변경하고, 「평균 입경 2 ㎛ 의 탄화붕소」를 합성하여 응집 질화붕소를 합성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다. 얻어진 질화붕소 분말의 평균 입경이 지나치게 작았기 때문에, 입자 강도는 측정 불능이었다.In Comparative Example 1, boron nitride powder was produced under the same conditions as in Example 1, except that the pulverization during boron carbide synthesis was changed to 5 hours, and "boron carbide with an average particle diameter of 2 ㎛" was synthesized to synthesize agglomerated boron nitride. did. Since the average particle size of the obtained boron nitride powder was too small, the particle strength could not be measured.

〔비교예 2〕[Comparative Example 2]

비교예 2 는 탄화붕소 합성시의 분쇄 시간을 45 분으로 변경하고, 「평균 입경 25 ㎛ 의 탄화붕소 (탄소량 20.1 %)」를 합성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Comparative Example 2, boron nitride powder was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the pulverization time during boron carbide synthesis was changed to 45 minutes and “boron carbide with an average particle diameter of 25 μm (carbon content: 20.1%)” was synthesized. Manufactured.

〔비교예 3〕[Comparative Example 3]

비교예 3 은 탄화붕소 합성시의 분쇄 시간을 45 분으로 변경하고, 「평균 입경 25 ㎛ 의 탄화붕소 (탄소량 20.0 %)」를 합성하고, 제트 밀 분쇄압을 0.5 ㎫ 로 하고, 조분 (粗粉) 이 없어질 때까지 분쇄한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Comparative Example 3, the pulverization time during boron carbide synthesis was changed to 45 minutes, “boron carbide with an average particle diameter of 25 μm (carbon content 20.0%)” was synthesized, the jet mill pulverization pressure was set to 0.5 MPa, and coarse powder was obtained. Boron nitride powder was prepared under the same conditions as in Example 1, except that it was ground until the powder disappeared.

〔비교예 4〕[Comparative Example 4]

비교예 4 는 1000 ℃ 로부터의 승온 속도를 10 ℃/min 으로 한 것 이외에는 실시예 1 의 조건에서, 질화붕소 분말을 제조하였다.In Comparative Example 4, boron nitride powder was manufactured under the conditions of Example 1 except that the temperature increase rate from 1000°C was 10°C/min.

〔비교예 5〕[Comparative Example 5]

비교예 5 는 온도 1000 ℃ 까지, 50 체적% 암모니아 가스를 포함한 분위기하에서 소성을 실시한 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 조건에서, 질화붕소 분말을 제조한 결과, 일차 입자가 인편상으로 이루어지는 응집 질화붕소가 아닌, 일차 입자가 구상인 질화붕소 미립자가 얻어졌다. 얻어진 질화붕소 분말의 평균 입경은 지나치게 작았기 때문에, 입자 강도는 측정 불능이었다.In Comparative Example 5, boron nitride powder was manufactured under the same conditions as Example 2 except that firing was carried out at a temperature of 1000°C in an atmosphere containing 50% by volume ammonia gas. As a result, agglomerated boron nitride with primary particles in the form of flakes was obtained. Instead, boron nitride fine particles with spherical primary particles were obtained. Since the average particle size of the obtained boron nitride powder was too small, the particle strength could not be measured.

Figure 112020039952778-pct00001
Figure 112020039952778-pct00001

Figure 112020039952778-pct00002
Figure 112020039952778-pct00002

본 발명은, 특히 바람직하게는, 프린트 배선판의 절연층 및 열 인터페이스재의 특히 막두께 100 ㎛ 이하의 용도의 수지 조성물에 충전되는, 열전도율이 우수한 질화붕소 분말, 그 제조 방법 및 그것을 사용한 열전도 수지 조성물을 제공할 수 있고, 파워 디바이스 등의 발열성 전자 부품의 방열 부재의 원료로서 바람직하게 사용되고, 또 열전도 수지 조성물은, 방열 부재 등에 폭넓게 사용할 수 있다.The present invention particularly preferably provides a boron nitride powder with excellent thermal conductivity, which is filled in a resin composition for use as an insulating layer of a printed wiring board and a thermal interface material, especially with a film thickness of 100 μm or less, a method for producing the same, and a heat-conducting resin composition using the same. It can be provided and is preferably used as a raw material for heat-radiating members of heat-generating electronic components such as power devices, and the heat-conducting resin composition can be widely used in heat-radiating members and the like.

Claims (4)

이하의 (A) ∼ (C) 의 특징을 갖는, 일차 입자가 인편상의 육방정 질화붕소가 응집하여 괴상 입자가 된 괴상 질화붕소를 포함하는 질화붕소 분말.
(A) 상기 괴상 입자에 있어서의 누적 파괴율 63.2 % 시의 입자 강도가 5.0 ㎫ 이상인 것.
(B) 상기 질화붕소 분말의 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 것.
(C) 상기 질화붕소 분말의 X 선 회절로부터 구해지는 배향성 지수가 20 이하이고, 상기 배향성 지수는 상기 X 선 회절의 (002) 면과 (001) 면의 피크 강도비 [(002)/(001)] 로 산출되는 것.
A boron nitride powder having the following characteristics (A) to (C), wherein the primary particles include bulk boron nitride in which flaky hexagonal boron nitride agglomerates to form bulk particles.
(A) The particle strength of the above-mentioned bulk particles at a cumulative destruction rate of 63.2% is 5.0 MPa or more.
(B) The boron nitride powder has an average particle diameter of 2 ㎛ or more and 20 ㎛ or less.
(C) The orientation index obtained from X-ray diffraction of the boron nitride powder is 20 or less, and the orientation index is the peak intensity ratio between the (002) plane and the (001) plane of the )] is calculated.
제 1 항에 기재된 질화붕소 분말을 포함하고, 막두께가 100 ㎛ 이하인 방열 부재.A heat dissipation member comprising the boron nitride powder according to claim 1 and having a film thickness of 100 μm or less. 제 1 항에 기재된 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,
탄소량 18 질량 % 이상 21 질량 % 이하 또한 평균 입경 5 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하인 탄화붕소를, 1800 ℃ 이상 또한 0.6 ㎫ 이상의 질소 가압 분위기에서 소성하는, 가압 질화 소성 공정과,
상기 가압 질화 소성 공정에 의해 얻어진 소성물을 붕소원과 혼합하고, 탈탄 개시 가능한 온도로 상승시킨 후에 승온 속도 5 ℃/min 이하로 1800 ℃ 이상인 유지 온도가 될 때까지 승온을 실시하고, 상기 유지 온도의 질소 분위기에서 유지함으로써 괴상 질화붕소를 얻는, 탈탄 결정화 공정과,
상기 탈탄 결정화 공정에 의해 얻어진 괴상 질화붕소를 분쇄하여, 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 질화붕소 분말을 얻는 분쇄 공정을 포함하는, 제조 방법.
A method for producing the boron nitride powder according to claim 1, comprising:
A pressurized nitriding firing process in which boron carbide having a carbon content of 18% by mass or more and 21% by mass or less and an average particle diameter of 5 μm or more and 15 μm or less is fired in a nitrogen pressurized atmosphere at 1800°C or more and 0.6 MPa or more;
The fired product obtained by the pressurized nitriding firing process is mixed with a boron source, raised to a temperature at which decarburization can begin, and then heated at a temperature increase rate of 5 ° C./min or less until a holding temperature of 1800 ° C. or higher is reached, and the holding temperature is A decarburization crystallization process of obtaining bulk boron nitride by maintaining it in a nitrogen atmosphere,
A production method comprising a pulverizing step of pulverizing the bulk boron nitride obtained by the decarburization crystallization step to obtain boron nitride powder having an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less.
제 1 항에 기재된 질화붕소 분말의 제조 방법으로서,
붕산알콕사이드 가스 및 암모니아 가스를, 750 ℃ 이상에서 기상 반응시키는 기상 반응 공정과,
상기 기상 반응 공정에 의해 얻어진 중간체를, 1000 ℃ 까지는 20 체적% 이하의 암모니아 분위기에서, 1000 ℃ 이상에서는 50 체적% 이상의 비율의 암모니아 분위기의 조건에서 1500 ℃ 이상인 소성 온도에 이를 때까지 승온하고, 상기 소성 온도에서 소성을 실시하여, 괴상 질화붕소를 얻는 결정화 공정과,
상기 결정화 공정에 의해 얻어진 괴상 질화붕소를 분쇄하여, 평균 입경이 2 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인 질화붕소 분말을 얻는 분쇄 공정을 포함하는, 제조 방법.
A method for producing the boron nitride powder according to claim 1, comprising:
A gas phase reaction process in which boric acid alkoxide gas and ammonia gas are subjected to a gas phase reaction at 750° C. or higher;
The temperature of the intermediate obtained by the gas phase reaction process is raised to a calcination temperature of 1500°C or higher in an ammonia atmosphere of 20% by volume or less up to 1000°C and in an ammonia atmosphere of 50% by volume or more above 1000°C, and A crystallization process to obtain bulk boron nitride by performing firing at a firing temperature;
A production method comprising a pulverizing step of pulverizing the bulk boron nitride obtained by the crystallization step to obtain boron nitride powder having an average particle diameter of 2 μm or more and 20 μm or less.
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